本實用新型涉及量子密碼領(lǐng)域，特別是一種用于防止量子密碼時移攻擊的探測裝置。

背景技術(shù)：

時移攻擊是針對量子密碼中的探測器在不同的時間域上存在不同的探測效率差而造成的安全漏洞進行的攻擊。該攻擊可以在不破壞合法用戶量子態(tài)的情況下獲取他們的編碼信息，因此嚴重地破壞了量子密碼的安全性。

譬如：如圖1所示為傳統(tǒng)極化編碼量子密碼被動基選擇探測裝置的實施方案(Bob端)。BS為分束器，PC_HV為水平-垂直基選擇，PC_PM為對角基選擇，PBS為極化分束器，SPD為單光子探測器。

當光脈沖進入Bob的實驗室，經(jīng)過BS隨機地選擇PC_HV光路或者PC_PM光路。如果Alice的量子態(tài)制備在水平-垂直基上并且被PC_HV光路后的探測器所探測到，則獲得一個有效的探測，否則就是一個無效的探測。當Alice的量子態(tài)制備在對角基上并且被PC_PM光路后的探測器探測到，同樣是一個有效的探測，否則就是一個無效的探測。經(jīng)過Alice和Bob的基比對后，他們保留相同基上的結(jié)果而扔掉不同基上的結(jié)果。由于不同編碼的光脈沖是為不同的探測器所探測到，Eve可能利用探測裝置在不同時刻探測效率的差異實施時移攻擊。

再如：如圖2為傳統(tǒng)極化編碼量子密碼主動基選擇探測裝置的實施方案(Bob端)。λ/2為半波片，PBS和SPD與圖1的意義一樣。

一個光脈沖進入Bob的實驗室，Bob隨機地選擇讓光脈沖經(jīng)過λ/2波片或者不經(jīng)過λ/2波片，當光脈沖經(jīng)過半波片后發(fā)生極化為45⁰的偏轉(zhuǎn)，光脈沖經(jīng)過極化分束器后被探測器探測到。當Alice和Bob的基選擇相同時，Bob獲得一個有效的探測，否則他得到的是一個無效的探測。由于在這套裝置中Bob也是使用不同探測器探測不同編碼的脈沖，Eve同樣可以利用探測器在不同時刻的探測效率差對Bob的探測裝置實施時移攻擊。

從上面的具體分析可知，現(xiàn)有的探測器，都無法識別時移攻擊，Eve可以利用探測器的缺陷實施攻擊。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種用于量子密碼的探測裝置，用以解決現(xiàn)有探測器存在無法識別時移攻擊的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的方案包括：

一種用于防止量子密碼時移攻擊的探測裝置，包括依次設(shè)置的半波片、極化分束器、遮光片、分束器和單光子探測器；單光子探測器僅設(shè)置一個；光脈沖經(jīng)過極化分束器分為兩路光脈沖，該兩路光脈沖與所述分束器的入射光路對應；所述遮光片連接有驅(qū)動遮光片動作的驅(qū)動機構(gòu)，該驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動遮光片切換遮擋其中一路光脈沖，使最多只有一路光脈沖達到分束器。

進一步的，通過隨機數(shù)產(chǎn)生器控制連接所述驅(qū)動機構(gòu)。

進一步的，所述遮光片為板形遮光片，遮光片上具有一條用于透過光脈沖的縫隙；所述驅(qū)動機構(gòu)為平移驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動遮光片上下平移。

進一步的，所述遮光片為板形遮光片；所述驅(qū)動機構(gòu)為擺動驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動遮光片上下擺動。

進一步的，所述遮光片為板形遮光片，遮光片上端或下端具有一條用于透過光脈沖的縫隙；所述驅(qū)動機構(gòu)為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動遮光片180°旋轉(zhuǎn)。

進一步的，所述遮光片為圓筒形遮光片，遮光片上端、下端均具有一通孔，兩通孔垂直設(shè)置；所述驅(qū)動機構(gòu)為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動遮光片90°旋轉(zhuǎn)。

本實用新型中，由于不同編碼的光脈沖最終都是在一個單光子探測器上獲得計數(shù)，因此避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用多個不同探測器，造成探測效率差異的問題，因此Eve無法對此探測器實施時移攻擊。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)極化編碼量子密碼被動基選擇探測裝置；

圖2是傳統(tǒng)極化編碼量子密碼主動基選擇探測裝置；

圖3是本實用新型的探測裝置示意圖；

圖4、圖5、圖6、圖7分別為四種遮光片和驅(qū)動設(shè)計形式。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。

如圖3所示本實用新型提出的探測裝置(Bob端)：λ/2為半波片，PBS為極化分束器，SPD為單光子探測器，BS為分束器，SC為遮光片。

當Alice的光脈沖進入Bob的實驗室時，Bob隨機地選擇讓還是不讓光脈沖通過半波片，如果通過半波片，光脈沖的極化旋轉(zhuǎn)45⁰，如果不通過半波片，光脈沖的極化不發(fā)生改變。λ/2半波片與PBS部分的結(jié)構(gòu)與圖2的現(xiàn)有技術(shù)情況相同，在此不進行具體說明。

經(jīng)過極化分束器后分為上路光脈沖和下路光脈沖(作為其他實施方式，也可以設(shè)計為左右路光脈沖)，上路光脈沖或者下路光脈沖對應分束器BS的兩個入射光路，分束器輸出到一個單光子探測器SPD。

極化分束器PBS與分束器BS之間設(shè)有一個遮光片SC，Bob隨機的選擇讓上路的光脈沖還是下路光脈沖被遮光片SC遮擋，從而選擇通過不同編碼的光脈沖達到分束器。如果Alice和Bob的基選擇相同并且光脈沖可以到達到單光子探測器，那么Alice和Bob能夠產(chǎn)生一個有效的計數(shù)，否則他們不能產(chǎn)生一個有效的脈沖。

由于不同編碼的光脈沖最終都是在一個單光子探測器上獲得計數(shù)，因此不存在不同探測器上探測效率差的問題，因此Eve無法對此探測器實施時移攻擊。

關(guān)于遮光片SC對上下路光脈沖的選擇，實施方式較多，典型的方式如下：

第一種實施方式：如圖4所示，遮光片為一個平板遮光片31，在遮光片31上開一道縫隙4，如果光脈沖對準縫隙4，則光脈沖可以通過，否則光脈沖不能通過。如圖4左部分，下路光脈沖2對準縫隙4，則下部光脈沖2通過遮光片到達分束器BS；如圖4右部分，上路光脈沖1對準縫隙4，則上部光脈沖1通過遮光片到達分束器BS。

遮光片31的運動形式為平移，通過一個平移驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動遮光片31沿著圖4中箭頭方向運動?？梢酝ㄟ^隨機數(shù)產(chǎn)生器(市場化產(chǎn)品，可以直接購買)產(chǎn)生驅(qū)動信號，驅(qū)動平移驅(qū)動機構(gòu)動作。比如隨機的產(chǎn)生0或1，輸出0時，遮光片31運動到圖4左部分位置，輸出1時，遮光片運動到圖4右部分位置。

第二種實施方式：如圖5所示，遮光片為一個平板遮光片32，在遮光片32，遮光片32一側(cè)邊鉸接使遮光上32能夠以該側(cè)邊為軸擺動，就如同一道可以開合的門一樣。如圖4左部分，遮光片32擺到上側(cè)，遮擋上路光脈沖1，下路光脈沖2到達分束器BS；如圖4右部分，遮光片32擺到下側(cè)，遮擋下路光脈沖2，上路光脈沖1到達分束器BS。

遮光片32的運動形式為擺動，通過一個擺動驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動遮光片32沿著圖5中箭頭方向轉(zhuǎn)動?？梢酝ㄟ^隨機數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生驅(qū)動信號，驅(qū)動擺動驅(qū)動機構(gòu)動作。比如隨機的產(chǎn)生0或1，輸出0時，遮光片32運動到圖5左部分位置，輸出1時，遮光片運動到圖5右部分位置。

第三種實施方式：如圖6所示，遮光片為一個平板遮光片33，在遮光片33上端或下端開一道縫隙5，如果光脈沖對準縫隙，則光脈沖可以通過，否則光脈沖不能通過。如圖6左部分，下路光脈沖2對準縫隙4，則下部光脈沖2通過遮光片到達分束器BS；如圖6右部分，上路光脈沖1對準縫隙4，則上部光脈沖1通過遮光片到達分束器BS。

遮光片33的運動形式為旋轉(zhuǎn)，通過一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動遮光片33以其中軸線為轉(zhuǎn)軸，沿著圖6中箭頭方向旋轉(zhuǎn)?？梢酝ㄟ^隨機數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生驅(qū)動信號，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)動作。比如隨機的產(chǎn)生0或1，輸出0時，遮光片33不旋轉(zhuǎn)，輸出1時，遮光片旋轉(zhuǎn)180°。

第四種實施方式：如圖7所述，遮光片為一個圓柱遮光片34，在遮光片34上端開一條橫向通孔6，下端開一條縱向通孔7，橫向通孔6與縱向通孔7垂直。如圖7所示，上路光脈沖1對準通孔6，則上部光脈沖1通過通孔6到達分束器BS，而下路光脈沖2被阻擋。同理，如果下路光脈沖2對準通孔7，則下路光脈沖2通過通孔7到達分束器BS，而上路光脈沖1被阻擋。

遮光片34的運行形式為繞圓筒軸線自轉(zhuǎn)，通過一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動遮光片34沿著圖7中箭頭方向旋轉(zhuǎn)。可以通過隨機數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生驅(qū)動信號，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)動作。比如隨機的產(chǎn)生0或1，輸出0時，遮光片34不旋轉(zhuǎn)，輸出1時，遮光片旋轉(zhuǎn)34旋轉(zhuǎn)90°。

以上給出了本實用新型涉及的具體實施方式，但本實用新型不局限于所描述的實施方式。在本實用新型給出的思路下，采用對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易想到的方式對上述實施例中的技術(shù)手段進行變換、替換、修改，并且起到的作用與本實用新型中的相應技術(shù)手段基本相同、實現(xiàn)的實用新型目的也基本相同，這樣形成的技術(shù)方案是對上述實施例進行微調(diào)形成的，這種技術(shù)方案仍落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。